高速公路預(yù)應(yīng)力孔樁錘擊法施工技術(shù)探究

司馬莉

（洛陽(yáng)市公路事業(yè)發(fā)展中心，河南 洛陽(yáng) 471000）

一、工程概況

某高速公路改擴(kuò)建工程中，k1139+000～k1143+700為丘陵地貌，地層以上均屬于粉質(zhì)黏土屬性的黃土，以下為泥巖和泥質(zhì)礫巖層；k1143+700～k1148+423.024為河階、河漫灘區(qū)域，上面主要為粉質(zhì)黏土地層，夾雜部分雜填土和粉質(zhì)土，下伏為洪積卵石。因該路段地質(zhì)情況復(fù)雜，擬采用預(yù)應(yīng)力混凝土孔樁加固地基，通過柴油錘、雙動(dòng)汽錘打樁施工。

二、施工技術(shù)要點(diǎn)

（一）試樁

試樁前，需根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的施工方式和機(jī)械整平場(chǎng)地。該工程通過柴油錘和雙動(dòng)汽錘兩種機(jī)械重錘低打的施工方式，樁身每貫入1m記錄一次用時(shí)和錘擊次數(shù)；樁身最后1m每10cm記錄一次數(shù)據(jù)，取兩次試樁的最后10cm平均值作正式施工時(shí)的停打貫入值，單位以mm計(jì)算。

（二）打樁

當(dāng)?shù)鼗韺油临|(zhì)中夾雜塊石等雜質(zhì)影響沉樁時(shí)，可適當(dāng)引孔。合理地選擇施工樁帽和襯墊，將8cm～10cm厚的木墊用于樁身短、貫入阻力一般的情況；15cm～20cm厚的木墊用于樁身長(zhǎng)、土層較軟的情況，施工期間需隨時(shí)觀測(cè)并更換。打樁開始時(shí)，應(yīng)起錘輕壓或輕擊數(shù)錘，待樁頭打進(jìn)土體后測(cè)量樁體的垂直度，并將樁體垂直度的傾斜偏差保持在1%取值內(nèi)，樁位偏差同樣不應(yīng)超出樁徑的2/5范圍，當(dāng)樁體垂直度和樁位偏差超過允許值時(shí)應(yīng)通過固定式導(dǎo)桿矯正，不合格則應(yīng)重打。墜錘和單動(dòng)汽錘的下落距離應(yīng)分別控制在2m和0.6m以內(nèi)，視樁入土情況逐漸增加錘擊頻率，在預(yù)估深度或出現(xiàn)容易打進(jìn)的情況時(shí)，應(yīng)降低錘擊速度從而降低拉應(yīng)力，防止樁身開裂。

（三）接樁

接樁時(shí)，應(yīng)盡量縮短停打時(shí)間，防止樁身四周的土壤因恢復(fù)導(dǎo)致常間斷后樁身無(wú)法打入。樁頭應(yīng)按照焊接式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)連接，在下節(jié)樁和地面間需預(yù)留50cm～75cm空間，方便在下節(jié)樁樁頭安裝導(dǎo)向箍；對(duì)上節(jié)樁的就位施工起到積極影響，將兩節(jié)樁中心線之間的偏差控制在2mm范圍內(nèi)。將上下樁保持齊平，安排兩位焊工將坡口圓周對(duì)稱點(diǎn)按照30°～45°的焊距角點(diǎn)焊4處～6處，不宜間斷施工部，焊接厚度高出坡口1mm以上。

（四）成樁和穩(wěn)樁

樁體施工結(jié)束后，需在樁帽施工前通過合規(guī)的防水材料徹底覆蓋并包裹樁頭，再用尼龍繩綁扎固定，避免樁體內(nèi)和外界環(huán)境之間發(fā)生水分交換。

為便于預(yù)應(yīng)力樁參數(shù)的檢測(cè)，樁打進(jìn)土體前應(yīng)在樁兩側(cè)及樁架位置設(shè)置標(biāo)尺，檢測(cè)與控制成樁過程，并及時(shí)糾正成樁和穩(wěn)樁過程中發(fā)生樁位偏差、樁垂直度偏差等現(xiàn)象。當(dāng)檢測(cè)結(jié)果顯示樁體施加設(shè)計(jì)應(yīng)力遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值和及規(guī)范值時(shí)，應(yīng)重新勘探地質(zhì)條件，并在調(diào)整預(yù)應(yīng)力孔樁施工工藝后重新施工，而非繼續(xù)檢測(cè)和校正嚴(yán)重偏斜的樁體。在上節(jié)預(yù)應(yīng)力樁起樁就位過程中，需通過經(jīng)緯儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力樁垂直度及變動(dòng)程度，保證上下節(jié)段預(yù)應(yīng)力樁中心線位于同一條垂線，將錯(cuò)位偏差控制在2mm范圍內(nèi)后，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范點(diǎn)焊接樁，將鐵片將上下節(jié)段間隙焊接牢固，并通過連續(xù)滿焊的方式防止焊縫變形。

（五）樁帽施工

按照設(shè)計(jì)方法檢測(cè)樁身實(shí)際承載力水平，待檢測(cè)結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再澆筑和安裝樁帽。該工程預(yù)應(yīng)力孔樁樁帽澆筑通過強(qiáng)度等級(jí)C30的混凝土現(xiàn)澆，實(shí)際澆筑尺寸為長(zhǎng)×寬×厚=1.2m×1.2m×0.3m。測(cè)量標(biāo)記出樁帽邊線后，應(yīng)開挖樁帽基槽，并澆筑5cm厚的保護(hù)層。澆注混凝土?xí)r傾落高度不得超過2m，并按照梅花形間隔30cm振搗?；炷两Y(jié)構(gòu)實(shí)際強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)值的75%時(shí)按照與模板安裝程序相反的次序拆除立模，并按照設(shè)計(jì)要求覆蓋薄膜并灑水養(yǎng)生至少7d，在樁身強(qiáng)度沒有達(dá)到2.5MPa前不得承受荷載。在部分由于樁帽施工破壞樁間土的段落，碎石墊層施工之前應(yīng)回填樁間土，通過人工手扶小型振動(dòng)打夯機(jī)分層回填夯實(shí)，并控制好含水量，保證回填夯實(shí)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

（六）碎石墊層施工

樁帽施工后，應(yīng)在其上鋪設(shè)厚度30cm的碎石墊層，并將一層抗拉應(yīng)變模量至少為185kN/m的三向土工格柵材料鋪設(shè)在墊層底部。碎石墊層攤鋪分層分段鋪筑，先通過裝載機(jī)平整墊層，再通過人工修整和水準(zhǔn)儀控制攤鋪厚度。碎石墊層外緣1m用反濾土工布反包施工，施工方式如圖1所示。

圖1 碎石墊層施工斷面圖

三、單樁承載力載荷檢測(cè)

（一）檢測(cè)方式

該工程主要通過錨樁反力裝置進(jìn)行單樁承載力檢測(cè)，檢測(cè)用千斤頂量程0kN～1000kN，并將千斤頂設(shè)置在樁頂處，使千斤頂施工機(jī)械設(shè)備的工作中心與試樁中心徹底貫通。樁周增設(shè)錨樁后所施加的反力將依次通過次梁、主梁后將地錨所施加的應(yīng)力傳遞至樁頂。載荷傳遞結(jié)束后通過量程70MPa、精度0.5%的壓阻壓力傳感器及RS-JYD靜力載荷測(cè)試儀開展荷載量的檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)，單樁上放置一塊與單樁樁頭面積相當(dāng)?shù)膱A形承壓板，板下用中粗砂墊平。對(duì)于所得數(shù)據(jù)，應(yīng)在各級(jí)荷載施加結(jié)束的5min、15min、30min、45min和60min內(nèi)測(cè)量并讀取樁頂所實(shí)際發(fā)生的沉降量，當(dāng)滿足△s/△t＜0.1mm/h條件后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

（二）檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)單樁承載力載荷檢測(cè)方式及過程可知，該工程單樁承載力載荷檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 單樁承載力載荷檢測(cè)結(jié)果

由表1可知，預(yù)應(yīng)力孔樁測(cè)試點(diǎn)均可以最大加載壓力的50%作為測(cè)點(diǎn)處實(shí)際承載力取值。該工程預(yù)應(yīng)力孔樁試驗(yàn)場(chǎng)地檢測(cè)結(jié)并未超過均值的30%，因此預(yù)應(yīng)力孔樁承載力的特征值可采用其檢測(cè)結(jié)果的均值。

四、結(jié)語(yǔ)

該工程通過試樁、打樁、接樁、成樁、樁帽、碎石墊層施工等施工技術(shù)要點(diǎn)，在預(yù)應(yīng)力孔樁施工過程中加強(qiáng)質(zhì)量控制，發(fā)揮了處置軟弱土層的工藝優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果表明，通過錘擊法施工的預(yù)應(yīng)力孔樁經(jīng)檢測(cè)全部合格，抽檢的單樁承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求，道路工后沉降量小。